(57)【要約】  本発明における車両制御装置（１０）は、走行軌道の少なくとも一部の位置を示す点列の始点（１２４）及び終点（１３０）の間にある接続点（１３６）を設定する接続点設定部（９４）と、走行軌道における軌道起点（１３２）から接続点（１３６）までの区間を、軌道起点（１３２）及び接続点（１３６）に関する境界条件を満たすクロソイド曲線により補間することで、走行軌道の位置を特定する補間処理部（８８）と、を備える。
2018061612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（１２０）の走行軌道を逐次生成すると共に、前記走行軌道に基づいて前記車両（１２０）を制御する車両制御装置（１０）であって、
前記走行軌道の少なくとも一部の位置を示す点列の始点（１２４）及び終点（１３０）の間にある接続点（１３６）を設定する接続点設定部（９４）と、
前記走行軌道における軌道起点（１３２）から前記接続点設定部（９４）により設定された前記接続点（１３６）までの区間を、前記軌道起点（１３２）及び前記接続点（１３６）に関する境界条件を満たすクロソイド曲線により補間することで、前記走行軌道の位置を特定する補間処理部（８８）と、
を備えることを特徴とする車両制御装置（１０）。
【請求項２】
請求項１に記載の車両制御装置（１０）において、
前記補間処理部（８８）は、前記接続点（１３６）から前記終点（１３０）までの区間を多項式補間曲線により補間することを特徴とする車両制御装置（１０）。
【請求項３】
請求項２に記載の車両制御装置（１０）において、
前記走行軌道の候補群（１００）に対して１次評価を行う１次評価部（９１）と、
前記１次評価部（９１）により前記１次評価がなされた前記走行軌道の候補群（１００）の一部に対して２次評価を行う２次評価部（９５）と、
を更に備え、
前記１次評価部（９１）は、前記軌道起点（１３２）から前記接続点（１３６）までの区間を多項式補間曲線により補間する各々の前記走行軌道に対して前記１次評価を行い、
前記２次評価部（９５）は、前記軌道起点（１３２）から前記接続点（１３６）までの区間をクロソイド曲線により補間する各々の前記走行軌道に対して前記２次評価を行う
ことを特徴とする車両制御装置（１０）。
【請求項４】
請求項３に記載の車両制御装置（１０）において、
前記２次評価部（９５）は、前記１次評価と比べて、演算量、演算時間及び項目数のうち少なくとも１つが異なる前記２次評価を行うことを特徴とする車両制御装置（１０）。
【請求項５】
請求項４に記載の車両制御装置（１０）において、
前記１次評価部（９１）は、前記軌道起点（１３２）の前後での軌道の滑らかさに関する評価項目を含まない前記１次評価を行い、
前記２次評価部（９５）は、前記軌道起点（１３２）の前後での軌道の滑らかさに関する評価項目を含む前記２次評価を行う
ことを特徴とする車両制御装置（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の走行軌道を逐次生成すると共に、この走行軌道に基づいて前記車両を制御する車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の走行軌道を逐次生成すると共に、この走行軌道に基づいて前記車両を制御する車両制御装置が知られている。例えば、曲率の連続性及び曲率変化率の連続性（以下、「軌道の滑らかさ」という）に配慮しつつ、走行軌道を生成する技術が種々開発されている。【０００３】
特開２０１０−０７３０８０号公報（段落［００３２］〜［００３７］等）には、入力された拘束条件を満足し、且つ、カーブの大きさ又は変化率の要素を含むコスト関数の値が最小になるように、必要に応じてスイッチバック点を導入した上で、車両の走行軌道を生成する方法が提案されている。具体的には、入口点（軌道起点）と出口点（軌道終点）の間にある各々の補間点をＢ−スプライン曲線を用いて補間する旨が記載されている。
【発明の概要】
【０００４】
しかしながら、特開２０１０−０７３０８０号公報で提案される方法によれば、走行軌道を一回的に生成することを想定しており、軌道起点及び軌道終点が時々刻々と変化する状況を考慮していない。例えば、スイッチバック点の要否判断及び位置の特定に関する演算処理を追加することで走行軌道を得るための演算時間が掛かり、その分だけ走行制御のリアルタイム性が損なわれてしまう。また、車両が走行軌道から逸脱した場合、時系列的に生成された走行軌道同士の不連続性が生じるため、曲率の連続性及び曲率変化率の連続性を担保するのが難しくなる。
【０００５】
本発明は上記した問題を解決するためになされたものであり、補間処理による演算時間を低減しつつも、軌道起点の前後における軌道の滑らかさを確保可能な車両制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明に係る車両制御装置は、車両の走行軌道を逐次生成すると共に、前記走行軌道に基づいて前記車両を制御する装置であって、前記走行軌道の少なくとも一部の位置を示す点列の始点及び終点の間にある接続点を設定する接続点設定部と、前記走行軌道における軌道起点から前記接続点設定部により設定された前記接続点までの区間を、前記軌道起点及び前記接続点に関する境界条件を満たすクロソイド曲線により補間することで前記走行軌道の位置を特定する補間処理部を備える。
【０００７】
このように、走行軌道における軌道起点から設定された接続点までの区間を、前記軌道起点及び前記接続点に関する境界条件を満たすクロソイド曲線により補間するので、接続点から点列の終点までの区間における補間曲線の形状にかかわらず、軌道起点及び接続点を含む軌道の全区間が滑らかになる。これにより、補間処理による演算時間を低減しつつも、軌道起点の前後における軌道の滑らかさを確保できる。
【０００８】
また、前記補間処理部は、前記接続点から前記終点までの区間を多項式補間曲線により補間してもよい。軌道の滑らかさを確保し易い区間（接続点から終点までの区間）を、クロソイド曲線よりも演算時間が少ない多項式補間曲線により補間することで、補間処理による演算時間を更に低減することができる。
【０００９】
また、当該車両制御装置は、前記走行軌道の候補群に対して１次評価を行う１次評価部と、前記１次評価部により前記１次評価がなされた前記走行軌道の候補群の一部に対して２次評価を行う２次評価部を更に備えてもよく、前記１次評価部は、前記軌道起点から前記接続点までの区間を多項式補間曲線により補間する各々の前記走行軌道に対して前記１次評価を行い、前記２次評価部は、前記軌道起点から前記接続点までの区間をクロソイド曲線により補間する各々の前記走行軌道に対して前記２次評価を行ってもよい。これにより、１次評価にて除外された候補に対するクロソイド曲線による補間処理の実行を省略可能となり、各々の走行軌道を生成するための演算時間を大幅に低減することができる。
【００１０】
また、前記２次評価部は、前記１次評価と比べて、演算量、演算時間及び項目数のうち少なくとも１つが異なる前記２次評価を行ってもよい。例えば、前記１次評価部は、前記軌道起点の前後での軌道の滑らかさに関する評価項目を含まない前記１次評価を行い、前記２次評価部は、前記軌道起点の前後での軌道の滑らかさに関する評価項目を含む前記２次評価を行ってもよい。暫定的な候補に対する軌道の滑らかさの評価（１次評価）を省略し、最終的な候補に対する軌道の滑らかさの評価（２次評価）を行うことで、各々の走行軌道を評価するための演算時間を大幅に低減することができる。
【００１１】
本発明に係る車両制御装置によれば、補間処理による演算時間を低減しつつも、軌道起点の前後における軌道の滑らかさを確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す中期軌道生成部の機能ブロック図である。
【図３】図２に示す１次選定部の機能ブロック図である。
【図４】仮想空間上における車両と、軌道候補を特定する点列の間の位置関係を示す第１の概略図である。
【図５】仮想空間上における車両と、軌道候補を特定する点列の間の位置関係を示す第２の概略図である。
【図６】図２に示す２次選定部の機能ブロック図である。
【図７】図６の機能ブロック図に関する動作説明に供されるフローチャートである。
【図８】図７のステップＳ２による接続点の設定結果を示す図である。
【図９】３連クロソイド曲線における曲率及び曲率変化率の位置依存性を示す図である。
【図１０】３連クロソイド曲線に対してアフィン変換を施した結果を示す図である。
【図１１】図７のステップＳ７による出力軌道の決定結果を示す図である。
【図１２】点列の始点と軌道起点が異なる場合における出力軌道の決定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る車両制御装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１４】
［車両制御装置１０の構成］
＜全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る車両制御装置１０の構成を示すブロック図である。車両制御装置１０は、車両１２０（図４）に組み込まれており、且つ、車両１２０の自動運転又は自動運転支援を実行可能に構成される。車両制御装置１０は、制御システム１２と、入力装置と、出力装置と、を備える。入力装置及び出力装置はそれぞれ、制御システム１２に通信線を介して接続されている。
【００１５】
入力装置は、外界センサ１４と、ナビゲーション装置１６と、車両センサ１８と、通信装置２０と、自動運転スイッチ２２と、操作デバイス２４に接続された操作検出センサ２６と、を備える。
【００１６】
出力装置は、図示しない車輪を駆動する駆動力装置２８と、前記車輪を操舵する操舵装置３０と、前記車輪を制動する制動装置３２と、を備える。
【００１７】
＜入力装置の具体的構成＞
外界センサ１４は、車両１２０の外界状態を示す情報（以下、外界情報）を取得する複数のカメラ３３と複数のレーダ３４を備え、取得した外界情報を制御システム１２に出力する。外界センサ１４は、更に、複数のＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging；光検出と測距）装置を備えてもよい。
【００１８】
ナビゲーション装置１６は、車両１２０の現在位置を検出可能な衛星測位装置と、ユーザインタフェース（例えば、タッチパネル式のディスプレイ、スピーカ及びマイク）を含んで構成される。ナビゲーション装置１６は、車両１２０の現在位置又はユーザによる指定位置に基づいて、指定した目的地までの経路を算出し、制御システム１２に出力する。ナビゲーション装置１６により算出された経路は、経路情報として記憶装置４０の経路情報記憶部４４に記憶される。
【００１９】
車両センサ１８は、車両１２０の速度（車速）を検出する速度センサ、加速度を検出する加速度センサ、横Ｇを検出する横Ｇセンサ、垂直軸周りの角速度を検出するヨーレートセンサ、向き・方位を検出する方位センサ、勾配を検出する勾配センサを含み、各センサからの検出信号を制御システム１２に出力する。これらの検出信号は、自車状態情報Ｉｖｈとして記憶装置４０の自車状態情報記憶部４６に記憶される。
【００２０】
通信装置２０は、路側機、他車、及びサーバを含む外部装置と通信可能に構成されており、例えば、交通機器に関わる情報、他車に関わる情報、プローブ情報又は最新の地図情報を送受信する。なお、地図情報は、ナビゲーション装置１６に記憶されると共に、地図情報として記憶装置４０の地図情報記憶部４２にも記憶される。
【００２１】
操作デバイス２４は、アクセルペダル、ステアリングホイール（ハンドル）、ブレーキペダル、シフトレバー、及び方向指示レバーを含んで構成される。操作デバイス２４には、ドライバによる操作の有無や操作量、操作位置を検出する操作検出センサ２６が取り付けられている。
【００２２】
操作検出センサ２６は、検出結果としてアクセル踏込量（アクセル開度）、ハンドル操作量（操舵量）、ブレーキ踏込量、シフト位置、右左折方向等を車両制御部６０に出力する。
【００２３】
自動運転スイッチ２２は、例えば、インストルメントパネルに設けられ、ドライバを含むユーザが、マニュアル操作により、非自動運転モード（手動運転モード）と自動運転モードを切り替えるための押しボタンスイッチである。
【００２４】
この実施形態では、自動運転スイッチ２２が押される度に、自動運転モードと非自動運転モードが切り替わるように設定されている。これに代わって、ドライバの自動運転意思確認の確実化のために、例えば、２度押しで非自動運転モードから自動運転モードに切り替わり、１度押しで自動運転モードから非自動運転モードに切り替わるように設定することもできる。
【００２５】
自動運転モードは、ドライバが、操作デバイス２４（具体的には、アクセルペダル、ステアリングホイール及びブレーキペダル）の操作を行わない状態で、車両１２０が制御システム１２による制御下に走行する運転モードである。換言すれば、自動運転モードは、制御システム１２が、逐次決定される行動計画（短期的には、後述する短期軌道Ｓｔ）に基づいて、駆動力装置２８、操舵装置３０、及び制動装置３２の一部又は全部を制御する運転モードである。
【００２６】
なお、自動運転モード中に、ドライバが、操作デバイス２４の操作を開始した場合には、自動運転モードは自動的に解除され、非自動運転モード（手動運転モード）に切り替わる。
【００２７】
＜出力装置の具体的構成＞
駆動力装置２８は、駆動力ＥＣＵ（電子制御装置；Electronic Control Unit）と、エンジン・駆動モータを含む駆動源から構成される。駆動力装置２８は、車両制御部６０から入力される車両制御値Ｃｖｈに従って車両１２０が走行するための走行駆動力（トルク）を生成し、トランスミッションを介し、或いは直接的に車輪に伝達する。
【００２８】
操舵装置３０は、ＥＰＳ（電動パワーステアリングシステム）ＥＣＵと、ＥＰＳ装置とから構成される。操舵装置３０は、車両制御部６０から入力される車両制御値Ｃｖｈに従って車輪（操舵輪）の向きを変更する。
【００２９】
制動装置３２は、例えば、油圧式ブレーキを併用する電動サーボブレーキであって、ブレーキＥＣＵと、ブレーキアクチュエータとから構成される。制動装置３２は、車両制御部６０から入力される車両制御値Ｃｖｈに従って車輪を制動する。
【００３０】
＜制御システム１２の構成＞
制御システム１２は、１つ又は複数のＥＣＵにより構成され、各種機能実現部の他、記憶装置４０等を備える。なお、機能実現部は、この実施形態では、ＣＰＵ（中央処理ユニット）が記憶装置４０に記憶されているプログラムを実行することにより機能が実現されるソフトウエア機能部であるが、集積回路等からなるハードウエア機能部により実現することもできる。
【００３１】
制御システム１２は、記憶装置４０及び車両制御部６０の他、外界認識部５２と、認識結果受信部５３と、局所環境マップ生成部５４と、統括制御部７０と、長期軌道生成部７１と、中期軌道生成部７２と、短期軌道生成部７３と、を含んで構成される。ここで、統括制御部７０は、認識結果受信部５３、局所環境マップ生成部５４、長期軌道生成部７１、中期軌道生成部７２、及び短期軌道生成部７３のタスク同期を制御することで、各部の統括制御を行う。
【００３２】
外界認識部５２は、車両制御部６０からの自車状態情報Ｉｖｈを参照した上で、外界センサ１４からの外界情報（画像情報を含む）に基づき、車両１２０の両側のレーンマーク（白線）を認識すると共に、停止線までの距離、走行可能領域を含む「静的」な外界認識情報を生成する。また、外界認識部５２は、外界センサ１４からの外界情報に基づき、障害物（駐停車車両を含む）、交通参加者（人、他車両）、及び信号機の灯色｛青（緑）、黄（オレンジ）、赤｝等の「動的」な外界認識情報を生成する。
【００３３】
外界認識部５２は、それぞれ生成した静的及び動的な外界認識情報（以下、まとめて「外界認識情報Ｉｐｒ」ともいう）を認識結果受信部５３に出力（送信）する。これと併せて、外界認識情報Ｉｐｒは、記憶装置４０の外界認識情報記憶部４５に記憶される。
【００３４】
認識結果受信部５３は、演算指令Ａａに応答して、所定の演算周期Ｔｏｃ（基準周期又は基準演算周期）内に受信した外界認識情報Ｉｐｒを更新カウンタのカウント値と共に、統括制御部７０に出力する。ここで、演算周期Ｔｏｃは、制御システム１２の内部での基準の演算周期であり、例えば、数１０ｍｓ程度の値に設定されている。
【００３５】
局所環境マップ生成部５４は、統括制御部７０からの演算指令Ａｂに応答して、自車状態情報Ｉｖｈ及び外界認識情報Ｉｐｒを参照し、演算周期Ｔｏｃ内に局所環境マップ情報Ｉｅｍを生成して、更新カウンタのカウント値と共に、統括制御部７０に出力する。すなわち、制御の開始時には、局所環境マップ情報Ｉｅｍが生成されるまでに、演算周期２×Ｔｏｃを要する。
【００３６】
概略的に言えば、局所環境マップ情報Ｉｅｍは、外界認識情報Ｉｐｒに対して自車状態情報Ｉｖｈを合成した情報である。局所環境マップ情報Ｉｅｍは、記憶装置４０の局所環境マップ情報記憶部４７に記憶される。
【００３７】
長期軌道生成部７１は、統括制御部７０からの演算指令Ａｃに応答して、局所環境マップ情報Ｉｅｍ（外界認識情報Ｉｐｒのうち静的な成分のみ利用）、自車状態情報Ｉｖｈ、及び地図情報記憶部４２に記憶されている道路地図（カーブの曲率等）を参照して、相対的に最も長い演算周期（例えば、９×Ｔｏｃ）で長期軌道Ｌｔを生成する。そして、長期軌道生成部７１は、生成した長期軌道Ｌｔを更新カウンタのカウント値と共に、統括制御部７０に出力する。なお、長期軌道Ｌｔは、軌道情報として記憶装置４０の軌道情報記憶部４８に記憶される。
【００３８】
中期軌道生成部７２は、統括制御部７０からの演算指令Ａｄに応答して、局所環境マップ情報Ｉｅｍ（外界認識情報Ｉｐｒのうち、動的な成分及び静的な成分の両方を利用）、自車状態情報Ｉｖｈ、及び長期軌道Ｌｔを参照して、相対的に中位の演算周期（例えば、３×Ｔｏｃ）で中期軌道Ｍｔを生成する。そして、中期軌道生成部７２は、生成した中期軌道Ｍｔを更新カウンタのカウント値と共に、統括制御部７０に出力する。なお、中期軌道Ｍｔは、長期軌道Ｌｔと同様に、軌道情報として、軌道情報記憶部４８に記憶される。
【００３９】
短期軌道生成部７３は、統括制御部７０からの演算指令Ａｅに応答して、局所環境マップ情報Ｉｅｍ（外界認識情報Ｉｐｒのうち、動的な成分及び静的な成分の両方を利用）、自車状態情報Ｉｖｈ、及び中期軌道Ｍｔを参照し、相対的に最も短い演算周期（例えば、Ｔｏｃ）で短期軌道Ｓｔを生成する。そして、短期軌道生成部７３は、生成した短期軌道Ｓｔを更新カウンタのカウント値と共に、統括制御部７０及び車両制御部６０に同時に出力する。なお、短期軌道Ｓｔは、長期軌道Ｌｔ及び中期軌道Ｍｔと同様に、軌道情報として、軌道情報記憶部４８に記憶される。
【００４０】
なお、長期軌道Ｌｔは、例えば１０秒間程度の走行時間における軌道を示し、乗り心地・快適性を優先した軌道である。また、短期軌道Ｓｔは、例えば１秒間程度の走行時間における軌道を示し、車両ダイナミクスの実現及び安全性の確保を優先した軌道である。中期軌道Ｍｔは、例えば５秒間程度の走行時間における軌道を示し、長期軌道Ｌｔ及び短期軌道Ｓｔに対する中間的な軌道である。
【００４１】
短期軌道Ｓｔは、短周期Ｔｓ（＝Ｔｏｃ）毎の、車両１２０の目標挙動を示すデータセットに相当する。短期軌道Ｓｔは、例えば、縦方向（Ｘ軸）の位置ｘ、横方向（Ｙ軸）の位置ｙ、姿勢角θｚ、速度Ｖｓ、加速度Ｖａ、曲率κ、曲率変化率κ’、ヨーレートγ、操舵角δｓｔをデータ単位とする軌道点列（ｘ，ｙ，θｚ，Ｖｓ，Ｖａ，κ，κ’，γ，δｓｔ）である。また、長期軌道Ｌｔ又は中期軌道Ｍｔは、周期がそれぞれ異なるものの、短期軌道Ｓｔと同様に定義されたデータセットである。
【００４２】
車両制御部６０は、短期軌道Ｓｔ（軌道点列）にて特定される挙動に従って車両１２０が走行可能となる車両制御値Ｃｖｈを決定し、得られた車両制御値Ｃｖｈを駆動力装置２８、操舵装置３０、及び制動装置３２に出力する。
【００４３】
［中期軌道生成部７２の構成及び動作］
この実施形態における車両制御装置１０は、以上のように構成される。続いて、中期軌道生成部７２の構成及び動作について、図２〜図１２を参照しながら詳細に説明する。
【００４４】
＜中期軌道生成部７２の機能ブロック図＞
図２は、図１に示す中期軌道生成部７２の機能ブロック図である。中期軌道生成部７２は、経路候補を生成する経路候補生成部８０と、経路候補の中から所望の経路を選定して出力軌道（ここでは、中期軌道Ｍｔ）を生成する出力軌道生成部８２と、を備える。
【００４５】
経路候補生成部８０は、局所環境マップ情報Ｉｅｍ及び前回出力軌道（具体的には、直近に生成した中期軌道Ｍｔ）を用いて、車両１２０が通過すべき点列（ｘ，ｙ）の候補（つまり、経路候補）を生成する。
【００４６】
出力軌道生成部８２は、経路候補生成部８０により生成された経路候補の他、局所環境マップ情報Ｉｅｍ、上位階層軌道（具体的には、長期軌道Ｌｔ）及び前回出力軌道（直近の中期軌道Ｍｔ）を用いて、最新の中期軌道Ｍｔを生成する。出力軌道生成部８２は、後述する１次選定処理を行う１次選定部８４と、後述する２次選定処理を行う２次選定部８６と、任意の点列を補間曲線により補間する補間処理部８８と、を含んで構成される。
【００４７】
＜１次選定部８４の構成＞
図３は、図２に示す１次選定部８４の機能ブロック図である。１次選定部８４は、複数の軌道候補Ｃｍｔ１に対する１次選定処理を行う。具体的には、１次選定部８４は、軌道作成部９０と、１次評価部９１と、最良候補決定部９２と、を備える。
【００４８】
軌道作成部９０は、各々の経路候補に対して所望の速度パターン（目標速度の時系列パターン）を合成することで、軌道候補Ｃｍｔ１の集合体（以下、軌道候補群１００ともいう）を作成する。
【００４９】
１次評価部９１は、軌道候補群１００に対して１次評価を行うことで、各々の軌道候補Ｃｍｔ１における総合評価値１１２を算出する。具体的には、１次評価部９１は、軌道候補Ｃｍｔ１と上位階層軌道（長期軌道Ｌｔ）の間の偏差（第１特徴量）を算出する減算器１０２と、所定の評価基準に基づき第１特徴量を評価値に換算する上位軌道評価部１０４と、軌道候補Ｃｍｔ１と外界認識情報Ｉｐｒの間の偏差（第２特徴量）を算出する減算器１０６と、所定の評価基準に基づき第２特徴量を評価値に換算する外界情報評価部１０８と、評価項目毎の評価値を加算して総合評価値１１２を算出する加算器１１０と、を備える。
【００５０】
上位軌道評価部１０４は、例えば、軌道候補Ｃｍｔ１及び長期軌道Ｌｔにおける各成分（ｘ，ｙ，θｚ，ｖｓ，ｖａ，δｓｔ）の近似性を考慮して評価値を求めてもよい。具体的には、横方向の位置偏差（Δｙ）が小さいほど評価値が高くなり、この位置偏差が大きいほど評価値が低くなるように評価基準を設けることができる。
【００５１】
外界情報評価部１０８は、例えば、（１）軌道候補Ｃｍｔ１が示す姿勢角θｚと、レーンマークの向きの近似性、（２）車両１２０に対する障害物の干渉可能性、等を考慮して評価値を求めてもよい。前者の場合、向きが同じであるほど評価値が高くなり、この向きが異なるほど評価値が低くなるように評価基準を設けることができる。後者の場合、干渉可能性が低いほど評価値が高くなり、この干渉可能性が高いほど評価値が低くなるように評価基準を設けることができる。
【００５２】
最良候補決定部９２は、軌道候補群１００の中から１つ又は複数の軌道候補Ｃｍｔ１を選択し、最良軌道候補Ｃｍｔ２を決定する。具体的には、最良候補決定部９２は、１次評価部９１にて得られた総合評価値１１２を参照し、評価結果が優れた順に（評価値が大きい順に）軌道候補Ｃｍｔ１を選択する。
【００５３】
＜軌道候補Ｃｍｔ１の決定＞
図４は、仮想空間１２２上における車両１２０と、軌道候補Ｃｍｔ１を特定する点列の間の位置関係を示す第１の概略図である。この仮想空間１２２は、車両１２０の位置を示す始点１２４に近い点（以下、近傍点１２６）を原点Ｏとするローカル座標系によって定義される平面空間である。
【００５４】
ここで、近傍点１２６は、直近に生成された中期軌道Ｍｔを構成する軌道点列のうち、車両１２０の位置に最も近い点に相当する。仮想空間１２２上のＸ軸は、近傍点１２６にて想定される車両１２０の進行方向（つまり、車長方向）に相当する。仮想空間１２２上のＹ軸は、Ｘ軸に直交する座標軸であり、近傍点１２６にて想定される車両１２０の車幅方向に相当する。
【００５５】
本図に示す「疎な」点列は、軌道候補Ｃｍｔ１の位置を示し、１つの始点１２４と、２つの経由点１２８、１２９と、１つの終点１３０からなる。始点１２４は、車両１２０の現在位置に相当する点である。経由点１２８は、近傍点１２６にある車両１２０が３秒後に到達し得る位置の１つを示す。経由点１２９は、近傍点１２６にある車両１２０が５秒後に到達し得る１つの位置を示す。終点１３０は、近傍点１２６にある車両１２０が７秒後に到達し得る位置の１つを示す。
【００５６】
図５は、仮想空間１２２上における車両１２０と、軌道候補Ｃｍｔ１を特定する点列の間の位置関係を示す第２の概略図である。より詳細には、本図は、図４の「疎な」点列をスプライン補間して得られる軌道候補Ｃｍｔ１の形状（一点鎖線）を示す。
【００５７】
「密な」点列をなす１１点のうち、軌道候補Ｃｍｔ１の起点（以下、軌道起点１３２）は始点１２４に対応すると共に、軌道候補Ｃｍｔ１の終点（以下、軌道終点１３４）は終点１３０に対応する。ここで、軌道起点１３２から軌道終点１３４までの全区間は、スプライン曲線により補間されている点に留意する。
【００５８】
＜２次選定部８６の構成＞
図６は、図２に示す２次選定部８６の機能ブロック図である。２次選定部８６は、１次評価がなされた軌道候補群１００の一部（１つ又は複数の最良軌道候補Ｃｍｔ２）に対する２次選定処理を行う。具体的には、２次選定部８６は、接続点設定部９４と、２次評価部９５と、出力軌道決定部９６と、を備える。
【００５９】
２次評価部９５は、１次評価部９１（図３）と同様に、軌道候補Ｃｍｔ１と上位階層軌道（長期軌道Ｌｔ）の間の偏差（第１特徴量）を算出する減算器１４０と、所定の評価基準に基づき第１特徴量を評価値に換算する上位軌道評価部１４２と、軌道候補Ｃｍｔ１と外界認識情報Ｉｐｒの間の偏差（第２特徴量）を算出する減算器１４４と、所定の評価基準に基づき第２特徴量を評価値に換算する外界情報評価部１４６と、評価項目毎の評価値を加算して総合評価値１５０を算出する加算器１４８と、を備える。
【００６０】
＜２次選定部８６の動作＞
続いて、図６に示す２次選定部８６の動作について、図７のフローチャート及び図８〜図１１を参照しながら詳細に説明する。
【００６１】
図７のステップＳ１において、出力軌道生成部８２は、１つ又は複数の最良軌道候補Ｃｍｔ２のうち、未だに２次評価がなされていない１つを選択する。そして、補間処理部８８は、１次選定部８４により選択された最良軌道候補Ｃｍｔ２を取得する。
【００６２】
図７のステップＳ２において、接続点設定部９４は、ステップＳ１で選択された最良軌道候補Ｃｍｔ２（走行軌道）の位置を示す点列の始点１２４及び終点１３０の間にある接続点１３６を設定する。
【００６３】
図８に示すように、「密な」点列をなす１１点のうち、始点１２４（軌道起点１３２）から３番目の点が、接続点１３６に設定されたとする。なお、接続点１３６は、スプライン曲線上の中間点（始点１２４及び終点１３０を除く点）であって、且つ、曲率（κ）及び曲率変化率（κ’）が既知であればよい。
【００６４】
図７のステップＳ３において、補間処理部８８は、特定の境界条件を満たすクロソイド曲線（種々の改良モデルを含む）を示す補間係数を算出する。以下、補間係数の算出方法について、３連クロソイド曲線を例に挙げて詳細に説明する。
【００６５】
クロソイド曲線の始点である軌道起点１３２の座標を（ｘｓ，ｙｓ）、クロソイド曲線の終点である接続点１３６の座標を（ｘｇ，ｙｇ）とするとき、クロソイド曲線上の座標（ｘ，ｙ）は、座標値（ｘｓ，ｙｓ）を用いて、次の（１）式で求められる。
【００６６】
【数１】
2018061612.tif 000003
【００６７】
ここで、パラメータＳは、取り得る値が［０，１］の範囲に正規化された曲線長さ（以下、「正規化長さＳ」という）に相当する。つまり、軌道起点１３２の座標は（ｘ（０），ｙ（０））に相当し、接続点１３６の座標は（ｘ（１），ｙ（１））に相当する。
【００６８】
（１）式に示す姿勢角θ（Ｓ）は、３連クロソイド曲線の場合、次の（２）式及び（３）式で求められる。なお、Ｓ１、Ｓ２は、０＜Ｓ１＜Ｓ２＜１を満たす正数（例えば、固定値；Ｓ１＝１／３、Ｓ２＝２／３）である。
【００６９】
【数２】
2018061612.tif 000004
【００７０】
【数３】
2018061612.tif 000005
【００７１】
ここで、姿勢角切片｛θｉ｝、曲率｛κｉ｝、曲率変化率｛κ’ｉ｝（ｉ＝０〜２）及びスケール変数Ｌは、３連クロソイド曲線の形状を決定可能な合計１０個の補間係数に相当する。
【００７２】
図９は、３連クロソイド曲線における曲率κ及び曲率変化率κ’の位置依存性を示す図である。グラフの横軸は正規化長さＳであり、グラフの縦軸は曲率κ（上段）及び曲率変化率κ’（下段）である。
【００７３】
曲率κ（Ｓ）は、正規化長さＳを用いて、次の（４）式及び（５）式で与えられる。なお、Ｓ＝Ｓ１、Ｓ２にて隣接する直線同士を接続するための境界条件を付与することで、曲率κ（Ｓ）の連続性を確保できる。
【００７４】
【数４】
2018061612.tif 000006
【００７５】
【数５】
2018061612.tif 000007
【００７６】
図１０に示すように、クロソイド曲線に対してアフィン変換を施すことで、軌道起点１３２を原点Ｏ（０，０）に、接続点１３６をＸ軸上の１点（ｒ，０）にそれぞれ移動させる。軌道起点１３２と接続点１３６の間の相対的位置関係を示す４つの特徴値（Δｘ、Δｙ、ｒ、φ）は、次の（６）式で与えられる。
【００７７】
【数６】
2018061612.tif 000008
【００７８】
ここで、Δｘは、軌道起点１３２に対する接続点１３６のＸ軸上の位置偏差に相当する。Δｙは、軌道起点１３２に対する接続点１３６のＹ軸上の位置偏差に相当する。ｒは、軌道起点１３２と接続点１３６の間の距離に相当する。φは、軌道起点１３２及び接続点１３６を結ぶ直線とＸ軸とのなす角に相当する。
【００７９】
アフィン変換後におけるクロソイド曲線上の座標（ｘ，ｙ）は、正規化長さＳを用いて、次の（７）式で求められる。
【００８０】
【数７】
2018061612.tif 000009
【００８１】
（７）式に示す姿勢角θ（Ｓ）は、３連クロソイド曲線の場合、次の（８）式〜（１０）式で求められる。なお、Ｓ１、Ｓ２は、０＜Ｓ１＜Ｓ２＜１を満たす正数であり、（２）式における値に一致する。
【００８２】
【数８】
2018061612.tif 000010
【００８３】
【数９】
2018061612.tif 000011
【００８４】
【数１０】
2018061612.tif 000012
【００８５】
曲率κ（Ｓ）は、正規化長さＳを用いて、次の（１１）式で与えられる。ここで、係数｛ｂｉｊ｝は、上記した（５）式で示す係数と同一である。
【００８６】
【数１１】
2018061612.tif 000013
【００８７】
クロソイド曲線上の位置に関する境界条件は、次の（１２）式で示される。この境界条件を付与することで、Ｓ＝０（軌道起点１３２）、Ｓ＝１（接続点１３６）の前後における位置の連続性を同時に確保できる。
【００８８】
【数１２】
2018061612.tif 000014
【００８９】
クロソイド曲線上の曲率に関する境界条件は、次の（１３）式で示される。この境界条件を付与することで、Ｓ＝０（軌道起点１３２）、Ｓ＝Ｓ１（第１の変曲点）、Ｓ＝Ｓ２（第２の変曲点）、Ｓ＝１（接続点１３６）の前後における曲率の連続性を同時に確保できる。
【００９０】
【数１３】
2018061612.tif 000015
【００９１】
クロソイド曲線上の曲率変化率に関する境界条件は、次の（１４）式で示される。この境界条件を付与することで、Ｓ＝０（軌道起点１３２）、Ｓ＝１（接続点１３６）の前後における曲率変化率の連続性を同時に確保できる。
【００９２】
【数１４】
2018061612.tif 000016
【００９３】
補間処理部８８は、（１２）式〜（１４）式に示す合計１０個の非線形連立方程式を解くことで、未知数である１０個の補間係数を算出する。非線形方程式の解法として、ニュートン・ラフソン法を含む公知の手法を用いてもよい。
【００９４】
なお、補間係数の算出方法は上記した例に限られず、例えば、上記した境界条件とは別の拘束条件を付与してもよい。また、Ｓ１、Ｓ２を固定値ではなく補間係数の一種として取り扱うことで、解の冗長性（自由度）をもたせてもよい。
【００９５】
図７のステップＳ４において、補間処理部８８は、ステップＳ３で計算された補間係数を用いて、上記した（１）式〜（５）式に示すクロソイド曲線による補間処理を行う。具体的には、補間処理部８８は、軌道起点１３２から接続点１３６までの区間を置き換えることで、最良軌道候補Ｃｍｔ２の一部を修正する。
【００９６】
図１１に示すように、最良軌道候補Ｃｍｔ２は、始点１２４（軌道起点１３２）から接続点１３６までの「クロソイド区間」と、接続点１３６から終点１３０（軌道終点１３４）までの「スプライン区間」から構成される。
【００９７】
スプライン曲線を用いて補間した「スプライン区間」では、軌道の滑らかさが確保されている。また、クロソイド曲線を用いて補間した「クロソイド区間」では、軌道の滑らかさが確保されている。そして、このクロソイド曲線は、軌道起点１３２及び接続点１３６に関する境界条件（つまり、位置、曲率及び曲率変化率の連続性を保証する境界条件）を満たしているので、軌道起点１３２及び接続点１３６の前後における軌道の滑らかさが確保されている。
【００９８】
図７のステップＳ５において、２次評価部９５は、ステップＳ４で修正された最良軌道候補Ｃｍｔ２に対して２次評価を行う。ここで、２次評価部９５は、１次評価と同一の評価（２次評価）を行ってもよいし、或いは、１次評価と比べて、演算量、演算時間及び項目数のうち少なくとも１つが異なる２次評価を行ってもよい。
【００９９】
後者の場合、例えば、１次評価部９１は、軌道起点１３２の前後での軌道の滑らかさに関する評価項目を含まない１次評価を行い、２次評価部９５は、軌道起点１３２の前後での軌道の滑らかさに関する評価項目を含む２次評価を行ってもよい。暫定的な候補に対する軌道の滑らかさの評価（１次評価）を省略し、最終的な候補に対する軌道の滑らかさの評価（２次評価）を行うことで、各々の走行軌道を評価するための演算時間を大幅に低減することができる。
【０１００】
また、補間処理部８８は、接続点１３６から終点１３０（軌道終点１３４）までの区間を、上記したスプライン曲線の他、Ｂ−スプライン曲線、ラグランジェ曲線、ベジェ曲線を含む多項式補間曲線により補間してもよい。軌道の滑らかさを確保し易い区間（接続点１３６から終点１３０までの区間）を、クロソイド曲線よりも演算時間が少ない多項式補間曲線により補間することで、補間処理による演算時間を更に低減することができる。
【０１０１】
また、１次評価部９１は、軌道起点１３２から接続点１３６までの区間を多項式補間曲線（例えば、スプライン曲線）により補間する各々の軌道候補Ｃｍｔ１（走行軌道）に対して１次評価を行い、２次評価部９５は、軌道起点１３２から接続点１３６までの区間をクロソイド曲線により補間する各々の最良軌道候補Ｃｍｔ２（走行軌道）に対して２次評価を行ってもよい。これにより、１次評価にて除外された候補に対するクロソイド曲線による補間処理の実行を省略可能となり、各々の走行軌道を生成するための演算時間を大幅に低減することができる。
【０１０２】
図７のステップＳ６において、出力軌道生成部８２は、すべての最良軌道候補Ｃｍｔ２に対して２次評価が終了したか否かを判定する。未だ終了していないと判定された場合（ステップＳ６：ＮＯ）、ステップＳ１に戻って、２次評価がすべて終了するまでステップＳ１〜Ｓ６を順次繰り返す。一方、２次評価がすべて終了したと判定された場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、次のステップ（Ｓ７）に進む。
【０１０３】
図７のステップＳ７において、出力軌道決定部９６は、１つ又は複数の最良軌道候補Ｃｍｔ２の中から１つを選択し、出力軌道としての中期軌道Ｍｔを決定する。具体的には、出力軌道決定部９６は、２次評価部９５にて得られた総合評価値１５０を参照し、評価結果が最も優れた（評価値が最大である）最良軌道候補Ｃｍｔ２を選択する。
【０１０４】
＜始点１２４と軌道起点１３２が異なる場合＞
このようにして、図６に示す２次選定部８６の動作が終了する。上記した動作の例では、軌道起点１３２が始点１２４に一致する場合を想定しているが、軌道起点１３２が始点１２４と異なっていてもよい。
【０１０５】
図１２に示すように、最良軌道候補Ｃｍｔ２は、軌道起点１３２から接続点１３６までの「クロソイド区間」と、接続点１３６から終点１３０（軌道終点１３４）までの「スプライン区間」から構成される。ここでは、始点１２４から終点１３０までの全区間をスプライン曲線で補間した後、「スプライン区間」の代わりに「クロソイド区間」を外挿している。このように構成しても、図１１の場合と同様に、軌道の滑らかさが確保される。
【０１０６】
［この車両制御装置１０による効果］
以上のように、車両制御装置１０は、［１］車両１２０の走行軌道を逐次生成すると共に、走行軌道に基づいて車両１２０を制御する装置であって、［２］最良軌道候補Ｃｍｔ２（走行軌道）の少なくとも一部の位置を示す点列の始点１２４及び終点１３０の間にある接続点１３６を設定する接続点設定部９４と、［３］最良軌道候補Ｃｍｔ２における軌道起点１３２から設定された接続点１３６までの区間を、軌道起点１３２及び接続点１３６に関する境界条件を満たすクロソイド曲線により補間することで最良軌道候補Ｃｍｔ２の位置を特定する補間処理部８８と、を備える。
【０１０７】
また、車両制御装置１０を用いた車両制御方法は、［１］車両１２０の走行軌道を逐次生成すると共に、走行軌道に基づいて車両１２０を制御する方法であって、［２］最良軌道候補Ｃｍｔ２（走行軌道）の少なくとも一部の位置を示す点列の始点１２４及び終点１３０の間にある接続点１３６を設定する設定ステップ（Ｓ２）と、［３］最良軌道候補Ｃｍｔ２における軌道起点１３２から設定された接続点１３６までの区間を、軌道起点１３２及び接続点１３６に関する境界条件を満たすクロソイド曲線により補間することで最良軌道候補Ｃｍｔ２の位置を特定する補間ステップ（Ｓ４）と、を１つ又は複数のコンピュータが実行する。
【０１０８】
このように、軌道起点１３２から接続点１３６までの区間を、軌道起点１３２及び接続点１３６に関する境界条件を満たすクロソイド曲線により補間するので、接続点１３６から点列の終点１３０までの区間における補間曲線の形状にかかわらず、軌道起点１３２及び接続点１３６を含む軌道の全区間が滑らかになる。これにより、補間処理による演算時間を低減しつつも、軌道起点１３２の前後における軌道の滑らかさを確保できる。
【０１０９】
［補足］
なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
【図１】
2018061612.tif 000017
【図２】
2018061612.tif 000018
【図３】
2018061612.tif 000019
【図４】
2018061612.tif 000020
【図５】
2018061612.tif 000021
【図６】
2018061612.tif 000022
【図７】
2018061612.tif 000023
【図８】
2018061612.tif 000024
【図９】
2018061612.tif 000025
【図１０】
2018061612.tif 000026
【図１１】
2018061612.tif 000027
【図１２】
2018061612.tif 000028
【国際調査報告】
2018061612.tif 000029
2018061612.tif 000030
2018061612.tif 000031
2018061612.tif 000032